干旱胁迫对沙棘苗木生长的影响

作者: 田江钏

干旱胁迫对沙棘苗木生长的影响0

作者简介:田江钏(1988—),女,本科,中级兽医师,研究方向:林草生态综合监测技术。

摘 要:为了解干旱胁迫对沙棘幼苗生长的影响,设置4个土壤含水量处理,分别是田间最大持水量的75%±5%(CK)、60%±5%(T1)、45%±5%(T2)、30%±5%(T3),对比分析各处理沙棘幼苗生长性状、光合参数和抗氧化酶活性的变化特征。结果表明,随着干旱程度的增加,沙棘幼苗株高、地径、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率呈逐渐减小的趋势,在轻度干旱下影响较小;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随干旱程度的加重先升高后降低,说明在干旱胁迫下沙棘幼苗通过提高渗透调节物质含量和抗氧化酶活性以抵抗伤害,当伤害程度超过植物承受范围时其调节能力下降。沙棘幼苗可以在轻度干旱下正常生长;在育苗生产中,应使田间最大持水量保持在60%以上。

关键词:沙棘;干旱;苗木;生长

中图分类号:S793.6 文献标志码:B 文章编号:1674-7909(2024)1-97-3

DOI:10.19345/j.cnki.xckj.1674-7909.2024.01.025

0 引言

近年来,随着全球气候暖干化趋势不断加强,降水格局也发生明显变化,干旱成为影响植物生长的主要因素之一。一般情况下,植物能够承受轻度的干旱胁迫;干旱程度加重会对植物造成不可逆的伤害[1]。沙棘虽然在干旱环境下具有较强的生存优势,但也会受到干旱的影响[2]。干旱引起的植物水分亏缺会对植株的正常发育和生理代谢造成严重影响,导致植物体内水分亏缺、溶质分子积累,从而降低渗入势,影响其渗透调节能力[3]。植物的自我调节能力在一定范围内有效,超过一定范围则其调节能力变弱或者失去调节能力,过度干旱会使植物的光合、呼吸、碳氮代谢受到影响[4]。还有研究表明,干旱胁迫会影响植物的正常生长,引起其形态特征变化,表现为叶片变薄、变小,叶色发黄,植株矮小,干旱严重时还会导致整株枯黄甚至死亡[5]。因此,干旱是影响沙棘生长和发育的重要因素。笔者研究不同干旱程度对沙棘苗木生长的影响,以期解释沙棘幼苗对干旱胁迫的适应性,为沙棘抗旱栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2022年在甘肃省华池县进行。该地属于大陆性气候区,年降水量为380~510 mm,年平均气温为7.8 ℃,无霜期为140~180 d,年日照时长为2 213.4~2 540.4 h,太阳总辐射量为523.23~606.95 kJ/m2,当地气候总体呈干旱、温和、光富的特点。

1.2 试验材料

试验材料为生长健壮、长势一致的2年生沙棘苗,由庆阳市林业和草原局提供。

1.3 试验设计

试验从2022年5月开始进行,采用完全随机设计,设置4个土壤含水量处理,分别是田间最大持水量的75%±5%(CK,正常土壤含水量)、60%±5%(T1)、45%±5%(T2)、30%±5%(T3),以盆栽的方式进行(便于定量控制干旱程度)。先将风干土壤装于上口径35 cm、下口径24 cm、高36 cm的盆中,每盆装12 kg;再将盆统一放在试验区的防雨棚中,随后进行充分灌水;放置2 d后,将准备好的幼苗栽植到盆中,每个处理设置25盆;缓苗7 d后开始进行干旱胁迫处理,采用EM-50和称重法相结合的方式进行控水;胁迫120 d后,对各处理测定相关指标。

1.4 测定指标和方法

1.4.1 沙棘幼苗生长性状相关指标的测定

胁迫结束后,测定各处理沙棘幼苗的株高、地径和冠幅。株高为土壤表面到幼苗最高生长点的高度,地径用游标卡尺测定(树干地上1 cm处的直径),冠幅为东西方向和南北方向长度的平均值,每个处理各形态指标测定5株沙棘幼苗。

1.4.2 沙棘幼苗光合参数的测定

沙棘幼苗光合参数的测定选择在晴朗的上午进行,每个处理选择长势一致的沙棘幼苗3株,用Li-6400光合仪测定沙棘上部全展叶的气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和净光合速率。

1.4.3 沙棘幼苗抗氧化酶活性的测定

每个处理选择3株长势一致的沙棘幼苗,取中部叶片,并将其带回实验室,将叶片剪成小块,提取得到酶液,参考王学奎[6]的方法测定超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel 2010进行汇总和整理,使用SPSS 24.0进行数据的方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同干旱胁迫处理对沙棘幼苗部分生长指标的影响

不同干旱处理下,沙棘幼苗部分生长指标测定结果见表1。由表1可知,当干旱程度加重时,株高逐渐降低,除T1处理外,T2处理和T3处理显著低于CK(分别比CK低8.95%和16.90%);地径变化趋势和株高相似,T1处理、T2处理和T3处理分别比CK低1.97%、6.14%和11.07%;冠幅变化特征也和株高相似,T1处理和CK没有显著差异,T2处理和T3处理显著低于CK(分别比CK低9.36%和19.44%)。以上说明T1处理对沙棘幼苗生长性状影响较小。

2.2 不同干旱胁迫处理对沙棘幼苗光合参数的影响

不同干旱胁迫处理下,沙棘幼苗的光合参数见表2。由表2可知,在干旱胁迫下,净光合速率表现为T1处理>CK处理 >T2处理 >T3处理,即随着干旱程度的增加先升高后降低,其中T1处理和CK无显著差异,T2处理和T3处理显著低于CK(分别比CK低21.10%和43.08%);胞间二氧化碳浓度T1处理和CK无显著差异,T2处理和T3处理显著高于CK;气孔导度T1处理显著高于CK,T2处理和T3处理显著低于CK(分别比CK低10.46%和38.82%);蒸腾速率随着干旱程度的增加呈先升高后降低的变化趋势,其中T1处理和CK没有显著差异,T2处理和T3处理显著低于CK(分别比CK低24.14%和47.06%)。以上说明干旱程度越高对沙棘光合作用的影响越大。

2.3 不同干旱胁迫处理对沙棘幼苗抗氧化酶活性的影响

在不同干旱胁迫处理下,沙棘幼苗的抗氧化酶活性见表3。由表3可以看出,干旱对沙棘幼苗抗氧化酶活性有显著影响。各干旱胁迫处理下的沙棘幼苗SOD活性均显著高于CK,从大到小依次是T2处理>T1处理>T3处理>CK,T1处理、T2处理和T3处理分别比CK高出15.29%、31.60%和10.87%,各处理间在0.05水平上差异均显著。各干旱胁迫处理下的沙棘幼苗POD活性均显著高于CK,从大到小依次是T2处理>T1处理>T3处理>CK,T1处理、T2处理和T3处理显著高于CK,分别高出44.44%、64.09%和12.97%,各处理间在0.05水平上差异均显著。各处理沙棘幼苗的CAT活性从大到小依次是T2处理>T1处理>T3处理>CK,T1处理、T2处理和T3处理显著高于CK,分别高出44.12%、60.16%和25.67%,各处理间在0.05水平上差异均显著。

3 讨论

干旱是影响植物生长最重要的限制因素之一[7]。在受到干旱胁迫时,植物的根、茎、叶等器官能够反映其受到胁迫的伤害程度,因此它们被用来评价植物的抗旱能力。相关研究表明,干旱会阻碍植物的正常生长,出现株高变矮、叶片变小等现象[8]。此研究结果表明,干旱胁迫会导致沙棘幼苗的株高、地径和叶面积变小,在轻度干旱胁迫下其生长受到的抑制作用不明显,在中度和重度胁迫下抑制作用显著。

光合作用是植物生长发育过程中最为重要的生化反应,光合能力的高低直接影响植物生长发育和形态建成。该研究结果表明,干旱会对植物的光合作用产生抑制作用,光合参数会随着干旱程度的加重逐渐降低。这一方面是由于植物受到干旱胁迫后,其根系对水分的吸收受到显著影响,而水分是光合作用的重要物质基础;另一方面,植物光合作用和其他生理代谢紧密相关,缺水会使植物内的渗透平衡、物质转化能力受到显著影响,使植物的能量下降,进而使光合作用中的能量供应受到限制,最终降低植株的株高、地径等形态指标[9]。

受到外界环境的伤害时,为了维持正常生长,植物会对这种胁迫产生一定的抵抗。研究表明,植物对外界不良环境的抵抗主要从两个方面进行:一方面是增强抗氧化酶活性,以清除胁迫导致积累过量的活性氧[10];另一方面是通过改善渗透调节物质含量,维持植物细胞的渗透平衡[11]。该研究结果表明:干旱胁迫显著提高了沙棘幼苗的抗氧化酶活性;但是当胁迫程度超过幼苗承受范围时,其抗氧化酶活性开始下降。

4 结论

综上所述,沙棘幼苗SOD、POD、CAT活性随干旱程度的加重呈先升高后降低的趋势,株高、地径、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率随着干旱程度的增加呈逐渐减小的趋势。这说明在干旱胁迫下,沙棘幼苗通过提高渗透调节物质含量和抗氧化酶活性以抵抗伤害,在轻度干旱下影响较小,但伤害程度超过植株承受范围时其调节能力下降。从试验结果判断,沙棘幼苗可以在轻度干旱下正常生长;在沙棘育苗生产中,应使田间最大持水量保持在60%以上。

参考文献:

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[7]冯树林,周婷,王军利.几种野生百合叶绿素和氮对干旱胁迫的响应特征研究[J].辽宁农业科学,2023(4):6-11.

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林业大学学报,2023,45(10):81-89.

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